CN116224745A - 一种授时时钟同步误差的测量方法、装置和系统 - Google Patents

Abstract

本申请属于测量技术领域，公开了一种授时时钟同步误差的测量方法、装置和系统，所述方法包括：在激光雷达往复摆动过程中，获取激光雷达采集到的点云数据，并记录光电传感器每次被激光雷达照射时，对照GNSS接收机的授时时间数据，得到第一时间序列；在点云数据中确定对应透光孔的目标云点，以获取目标云点的采集时间数据，形成第二时间序列；目标云点的采集时间数据由激光雷达根据被测GNSS接收机的授时时间数据计算得到；根据第一时间序列和第二时间序列的各时间数据之间的时间差计算激光雷达与被测GNSS接收机之间的授时时钟同步误差；从而能够简单便捷地测得光雷达与GNSS授时时钟同步误差。

Description

一种授时时钟同步误差的测量方法、装置和系统

技术领域

本申请涉及测量技术领域，具体而言，涉及一种授时时钟同步误差的测量方法、装置和系统。

背景技术

目前，集成导航定位定向系统(POS)的激光雷达被广泛使用，其中，航空测绘领域常常使用这种激光雷达进行测绘。这种激光雷达在使用时，通常是通过全球导航卫星系统(GNSS)获取位置数据作为初始值,并使用惯导系统(IMU)获取姿态变化增量，以用于解算同步采集的激光雷达点云数据。

在航空测绘领域，对激光雷达点云数据采集的时间精度要求极高，激光雷达与GNSS授时时钟同步误差需要控制在一个极低的范围，以保证激光雷达点云数据的可靠性。因此，测量激光雷达与GNSS授时时钟同步误差对点云数据能否保证解算后的数据精度有着重大意义。目前，对测量激光雷达与GNSS授时时钟同步误差的测量通常是在设备出厂前，由厂家通过专用设备进行测量的，在出厂后，用户难以自行进行测量，因此，对于出厂后的激光雷达与GNSS授时时钟同步误差是否有变化以及具体的变化情况，用户通常难以知晓。

发明内容

本申请的目的在于提供一种授时时钟同步误差的测量方法、装置和系统，能够简单便捷地测得光雷达与GNSS授时时钟同步误差。

第一方面，本申请提供了一种授时时钟同步误差的测量方法，应用于上位机，所述上位机与一激光雷达和一光电脉冲计时器电性连接，所述激光雷达与被测GNSS接收机电性连接，所述光电脉冲计时器与一对照GNSS接收机电性连接，所述激光雷达前方设置有一反光标记，所述反光标记的中心设置有一个透光孔，所述光电脉冲计时器的光电传感器设置在所述反光标记背向所述激光雷达的一侧并正对所述透光孔，所述激光雷达设置在一转动平台上，所述转动平台用于驱动所述激光雷达绕一轴线往复摆动，以使所述激光雷达的光束能够扫过所述透光孔；

所述授时时钟同步误差的测量方法包括步骤：

A1.在所述激光雷达往复摆动过程中，获取所述激光雷达采集到的点云数据，并记录所述光电传感器每次被所述激光雷达照射时，所述对照GNSS接收机的授时时间数据，得到第一时间序列；

A2.在所述点云数据中确定对应所述透光孔的目标云点，以获取所述目标云点的采集时间数据，形成第二时间序列；所述目标云点的采集时间数据由所述激光雷达根据所述被测GNSS接收机的授时时间数据计算得到；

A3.根据所述第一时间序列和所述第二时间序列的各时间数据之间的时间差计算所述激光雷达与所述被测GNSS接收机之间的授时时钟同步误差。

通过引入光电脉冲计时器和对照GNSS接收机以采集激光雷达扫过反光标记中心时的对照GNSS接收机的时间作为参考时间，用于与激光雷达根据被测GNSS接收机的授时时间数据计算得到的激光雷达扫过反光标记中心的采集时间作比较，由于对照GNSS接收机和被测GNSS接收机本身的时间精度是非常高的，可以把对照GNSS接收机和被测GNSS接收机之间的时间误差视为零，因此，该参考时间与采集时间之间的误差即为激光雷达与被测GNSS接收机之间的授时时钟同步误差；通过上述过程测量激光雷达与被测GNSS接收机之间的授时时钟同步误差，简单便捷，且测量结果准确性好。

优选地，步骤A2包括：

对比所述点云数据中各云点的坐标与所述透光孔的已知坐标，以确定对应所述透光孔的目标云点；

提取各所述目标云点的采集时间数据，并按时间先后对所述采集时间数据进行升序排序，得到第二时间序列。

优选地，步骤A3包括：

A301.计算所述第一时间序列和所述第二时间序列的各时间数据之间的时间差；

A302.计算所述时间差的平均值，作为所述激光雷达与所述被测GNSS接收机之间的授时时钟同步误差。

通过计算多个时间差的平均值作为授时时钟同步误差，有利于提高测量结果的准确性。

优选地，步骤A301之后和步骤A302之前，还包括：

A303.剔除异常时间差。

通过剔除异常时间差，可避免异常时间差的存在引起较大的测量误差，从而进一步提高测量结果的准确性。

优选地，执行步骤A1-A3多次，以计算得到多个所述授时时钟同步误差；

所述授时时钟同步误差的测量方法还包括步骤：

A4.计算所述授时时钟同步误差的平均值，作为最终的授时时钟同步误差。

第二方面，本申请提供了一种授时时钟同步误差的测量装置，应用于上位机，所述上位机与一激光雷达和一光电脉冲计时器电性连接，所述激光雷达与被测GNSS接收机电性连接，所述光电脉冲计时器与一对照GNSS接收机电性连接，所述激光雷达前方设置有一反光标记，所述反光标记的中心设置有一个透光孔，所述光电脉冲计时器的光电传感器设置在所述反光标记背向所述激光雷达的一侧并正对所述透光孔，所述激光雷达设置在一转动平台上，所述转动平台用于驱动所述激光雷达绕一轴线往复摆动，以使所述激光雷达的光束能够扫过所述透光孔；

所述授时时钟同步误差的测量装置包括：

第一获取模块，用于在所述激光雷达往复摆动过程中，获取所述激光雷达采集到的点云数据，并记录所述光电传感器每次被所述激光雷达照射时，所述对照GNSS接收机的授时时间数据，得到第一时间序列；

第二获取模块，用于在所述点云数据中确定对应所述透光孔的目标云点，以获取所述目标云点的采集时间数据，形成第二时间序列；所述目标云点的采集时间数据由所述激光雷达根据所述被测GNSS接收机的授时时间数据计算得到；

第一计算模块，用于根据所述第一时间序列和所述第二时间序列的各时间数据之间的时间差计算所述激光雷达与所述被测GNSS接收机之间的授时时钟同步误差。

通过上述过程测量激光雷达与被测GNSS接收机之间的授时时钟同步误差，简单便捷，且测量结果准确性好。

优选地，所述第二获取模块在所述点云数据中确定对应所述透光孔的目标云点，以获取所述目标云点的采集时间数据，形成第二时间序列的时候，执行：

对比所述点云数据中各云点的坐标与所述透光孔的已知坐标，以确定对应所述透光孔的目标云点；

提取各所述目标云点的采集时间数据，并按时间先后对所述采集时间数据进行升序排序，得到第二时间序列。

优选地，所述第一计算模块在根据所述第一时间序列和所述第二时间序列的各时间数据之间的时间差计算所述激光雷达与所述被测GNSS接收机之间的授时时钟同步误差的时候，执行：

计算所述第一时间序列和所述第二时间序列的各时间数据之间的时间差；

计算所述时间差的平均值，作为所述激光雷达与所述被测GNSS接收机之间的授时时钟同步误差。

优选地，所述第一计算模块在计算所述第一时间序列和所述第二时间序列的各时间数据之间的时间差之后，且在计算所述时间差的平均值，作为所述激光雷达与所述被测GNSS接收机之间的授时时钟同步误差之前，执行：

剔除异常时间差。

第三方面，本申请提供了一种授时时钟同步误差的测量系统，包括上位机、激光雷达、光电脉冲计时器、被测GNSS接收机、对照GNSS接收机、反光标记和转动平台，所述激光雷达、所述光电脉冲计时器和所述转动平台均与所述上位机电性连接，所述被测GNSS接收机与所述激光雷达电性连接，所述对照GNSS接收机与所述光电脉冲计时器电性连接；所述反光标记设置在所述激光雷达前方，且所述反光标记中心设置有一个透光孔，所述光电脉冲计时器的光电传感器设置在所述反光标记背向所述激光雷达的一侧并正对所述透光孔；所述激光雷达设置在所述转动平台上，所述转动平台用于驱动所述激光雷达绕一轴线往复摆动，以使所述激光雷达的光束能够扫过所述透光孔；

所述上位机用于执行：

A1.在所述激光雷达往复摆动过程中，获取所述激光雷达采集到的点云数据，并记录所述光电传感器每次被所述激光雷达照射时，所述对照GNSS接收机的授时时间数据，得到第一时间序列；

A2.在所述点云数据中确定对应所述透光孔的目标云点，以获取所述目标云点的采集时间数据，形成第二时间序列；所述目标云点的采集时间数据由所述激光雷达根据所述被测GNSS接收机的授时时间数据计算得到；

A3.根据所述第一时间序列和所述第二时间序列的各时间数据之间的时间差计算所述激光雷达与所述被测GNSS接收机之间的授时时钟同步误差。

有益效果：

本申请提供的授时时钟同步误差的测量方法、装置和系统，通过引入光电脉冲计时器和对照GNSS接收机以采集激光雷达扫过反光标记中心时的对照GNSS接收机的时间作为参考时间，用于与激光雷达根据被测GNSS接收机的授时时间数据计算得到的激光雷达扫过反光标记中心的采集时间作比较，由于对照GNSS接收机和被测GNSS接收机本身的时间精度是非常高的，可以把对照GNSS接收机和被测GNSS接收机之间的时间误差视为零，因此，该参考时间与采集时间之间的误差即为激光雷达与被测GNSS接收机之间的授时时钟同步误差；通过上述过程测量激光雷达与被测GNSS接收机之间的授时时钟同步误差，简单便捷，且测量结果准确性好。

附图说明

图1为本申请实施例提供的授时时钟同步误差的测量方法的流程图。

图2为本申请实施例提供的授时时钟同步误差的测量装置的结构示意图。

图3为本申请实施例提供的授时时钟同步误差的测量系统的结构示意图。

标号说明：1、第一获取模块；2、第二获取模块；3、第一计算模块；100、上位机；200、激光雷达；300、光电脉冲计时器；400、被测GNSS接收机；500、对照GNSS接收机；600、反光标记；700、转动平台。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

请参照图1，图1是本申请一些实施例中的一种授时时钟同步误差的测量方法，应用于上位机，上位机与一激光雷达和一光电脉冲计时器电性连接，激光雷达与被测GNSS接收机电性连接，光电脉冲计时器与一对照GNSS接收机电性连接，激光雷达前方设置有一反光标记，反光标记的中心设置有一个透光孔，光电脉冲计时器的光电传感器设置在反光标记背向激光雷达的一侧并正对透光孔，激光雷达设置在一转动平台上，转动平台用于驱动激光雷达绕一轴线往复摆动，以使激光雷达的光束能够扫过透光孔；

该授时时钟同步误差的测量方法包括步骤：

A1.在激光雷达往复摆动过程中，获取激光雷达采集到的点云数据，并记录光电传感器每次被激光雷达照射时，对照GNSS接收机的授时时间数据(该授时时间数据由光电脉冲计时器采集得到)，得到第一时间序列；

A2.在点云数据中确定对应透光孔的目标云点，以获取目标云点的采集时间数据，形成第二时间序列；目标云点的采集时间数据由激光雷达根据被测GNSS接收机的授时时间数据计算得到；

A3.根据第一时间序列和第二时间序列的各时间数据之间的时间差计算激光雷达与被测GNSS接收机之间的授时时钟同步误差。

通过引入光电脉冲计时器和对照GNSS接收机以采集激光雷达扫过反光标记中心时的对照GNSS接收机的时间作为参考时间，用于与激光雷达根据被测GNSS接收机的授时时间数据计算得到的激光雷达扫过反光标记中心的采集时间作比较，由于对照GNSS接收机和被测GNSS接收机本身的时间精度是非常高的，可以把对照GNSS接收机和被测GNSS接收机之间的时间误差视为零，因此，该参考时间与采集时间之间的误差即为激光雷达与被测GNSS接收机之间的授时时钟同步误差；通过上述过程测量激光雷达与被测GNSS接收机之间的授时时钟同步误差，简单便捷，且测量结果准确性好。

其中，该授时时钟同步误差的测量方法可基于图3所示的授时时钟同步误差的测量系统实施。

在一些实施方式中，转动平台用于驱动激光雷达绕一竖直轴线往复摆动，从而激光雷达在水平面内往复摆动进行点云扫描。但不限于此，也可以在竖直平面内往复摆动或在倾斜平面内往复摆动。

其中，反光标记上处理中心处的透光孔可透光，其它部分不可透光，从而当激光雷达的激光照射在反光标记上(非中心位置)时能够可靠地反光形成云点。每当激光雷达的激光扫过透光孔时，就会触发光电脉冲计时器的光电传感器，光电脉冲计时器即立刻记录当时的对照GNSS接收机的授时时间数据，并上传至上位机，由于光电脉冲计时器的计时精度可达到亚微秒级，其记录得到的授时时间数据可以作为精确的参考时间。

其中，第一时间序列中的授时时间数据是按时间先后升序排序的。

优选地，步骤A2包括：

A201.对比点云数据中各云点的坐标与透光孔的已知坐标，以确定对应透光孔的目标云点；

A202.提取各目标云点的采集时间数据，并按时间先后对采集时间数据进行升序排序，得到第二时间序列。

其中，透光孔的坐标(相对激光雷达的坐标)可以预先测得，因此是已知的。

其中，在激光雷达的与反光标记之间没有其它遮挡物，此处，把除反光标记以外的其它反射物体称为背景物体，由反光标记反射形成的云点的深度(此处的深度是指云点到激光雷达的距离)比其它背景物体反射形成的云点的深度小。因此，在步骤A201中，可先根据各云点到激光雷达的距离筛选出反光标记的云点(例如，把该距离小于预设距离阈值的云点作为反光标记的云点)，记为第一云点，再用各第一云点与已知的透光孔坐标进行对比，以确定对应透光孔的目标云点；从而可大大地减小数据处理量，提高处理效率。

其中，由于激光雷达每次扫过反光标记时，均能够得到多个连续的第一云点，因此，通过筛选后，得到的是多段连续的第一云点，其中，由于激光雷达是以预设频率脉冲式地发射激光的，在扫过反光标记的透光孔时，可能正处于激光脉冲的发射间隔，因此，并非每段连续的第一云点均包含目标云点，但是，第一时间序列中的每个授时时间数据必然落在其中一段连续的第一云点的时间范围内(即该段连续的第一云点的第一个第一云点的采集时间至最后一个第一云点的采集时间的时间范围)，所以，在用各第一云点与已知的透光孔坐标进行对比，以确定对应透光孔的目标云点的时候，可先确定各段连续的第一云点的时间范围，再把第一时间序列中各授时时间数据所落入的时间范围对应的各段连续的第一云点作为有效云点段，最后从每个有效云点段中选取最接近透光孔的第一云点(即与透光孔的距离最小的第一云点)作为目标云点。从而实现了第一时间序列和第二时间序列的各时间数据之间的一一对应匹配。

激光雷达会根据被测GNSS接收机的授时时间数据计算并记录每个云点的采集时间数据，上位机可直接从激光雷达处读取各目标云点的采集时间数据。

具体地，步骤A3包括：

A301.计算第一时间序列和第二时间序列的各时间数据之间的时间差；

A302.计算时间差的平均值，作为激光雷达与被测GNSS接收机之间的授时时钟同步误差。

通过计算多个时间差的平均值作为授时时钟同步误差，有利于提高测量结果的准确性。

其中，步骤A301中，通过以下公式计算第一时间序列和第二时间序列的各时间数据之间的时间差：

ΔTi＝Tci–Tei；

其中，ΔTi为第一时间序列的第i个时间数据与第二时间序列的第i个时间数据之间的时间差，Tci为第一时间序列的第i个时间数据(即第i个授时时间数据)，Tei为第二时间序列的第i个时间数据(即第i个采集时间数据)。

其中，步骤A302中，通过以下公式计算激光雷达与被测GNSS接收机之间的授时时钟同步误差：

ΔT＝(∑ΔTi)/n；

其中，ΔT为激光雷达与被测GNSS接收机之间的授时时钟同步误差，n为时间差的总个数。

在一些优选实施方式中，步骤A301之后和步骤A302之前，还包括：

A303.剔除异常时间差。

其中，异常时间差是指大于预设时间差阈值(可根据实际需要设置)或大于3σ(σ为该时间差的标准差)的时间差。

通过剔除异常时间差，可避免异常时间差的存在引起较大的测量误差，从而进一步提高测量结果的准确性。

在一些实施方式中，若剔除的异常时间差的数量在时间差总数量中的占比超过预设的占比阈值(可根据实际需要设置)，则判定当次测量无效，并重新进行测量。

在一些实施方式中，执行一次步骤A1-A3，以计算得到的授时时钟同步误差作为最终的授时时钟同步误差。

在另一些实施方式中，执行步骤A1-A3多次，以计算得到多个授时时钟同步误差；

进而，授时时钟同步误差的测量方法还包括步骤：

A4.计算授时时钟同步误差的平均值，作为最终的授时时钟同步误差。

通过重复多次步骤A1-A3以得到多个授时时钟同步误差，最后以这些授时时钟同步误差的平均值作为最终的授时时钟同步误差，可进一步提高测量结果的准确性。

由上可知，该授时时钟同步误差的测量方法，通过在激光雷达往复摆动过程中，获取激光雷达采集到的点云数据，并记录光电传感器每次被激光雷达照射时，对照GNSS接收机的授时时间数据，得到第一时间序列；在点云数据中确定对应透光孔的目标云点，以获取目标云点的采集时间数据，形成第二时间序列；目标云点的采集时间数据由激光雷达根据被测GNSS接收机的授时时间数据计算得到；根据第一时间序列和第二时间序列的各时间数据之间的时间差计算激光雷达与被测GNSS接收机之间的授时时钟同步误差；从而能够简单便捷地测得光雷达与GNSS授时时钟同步误差。

参考图2，本申请提供了一种授时时钟同步误差的测量装置，应用于上位机，上位机与一激光雷达和一光电脉冲计时器电性连接，激光雷达与被测GNSS接收机电性连接，光电脉冲计时器与一对照GNSS接收机电性连接，激光雷达前方设置有一反光标记，反光标记的中心设置有一个透光孔，光电脉冲计时器的光电传感器设置在反光标记背向激光雷达的一侧并正对透光孔，激光雷达设置在一转动平台上，转动平台用于驱动激光雷达绕一轴线往复摆动，以使激光雷达的光束能够扫过透光孔；

授时时钟同步误差的测量装置包括：

第一获取模块1，用于在激光雷达往复摆动过程中，获取激光雷达采集到的点云数据，并记录光电传感器每次被激光雷达照射时，对照GNSS接收机的授时时间数据(该授时时间数据由光电脉冲计时器采集得到)，得到第一时间序列；

第二获取模块2，用于在点云数据中确定对应透光孔的目标云点，以获取目标云点的采集时间数据，形成第二时间序列；目标云点的采集时间数据由激光雷达根据被测GNSS接收机的授时时间数据计算得到；

第一计算模块3，用于根据第一时间序列和第二时间序列的各时间数据之间的时间差计算激光雷达与被测GNSS接收机之间的授时时钟同步误差。

通过上述过程测量激光雷达与被测GNSS接收机之间的授时时钟同步误差，简单便捷，且测量结果准确性好。

在一些实施方式中，转动平台用于驱动激光雷达绕一竖直轴线往复摆动，从而激光雷达在水平面内往复摆动进行点云扫描。但不限于此，也可以在竖直平面内往复摆动或在倾斜平面内往复摆动。

其中，反光标记上处理中心处的透光孔可透光，其它部分不可透光，从而当激光雷达的激光照射在反光标记上(非中心位置)时能够可靠地反光形成云点。每当激光雷达的激光扫过透光孔时，就会触发光电脉冲计时器的光电传感器，光电脉冲计时器即立刻记录当时的对照GNSS接收机的授时时间数据，并上传至上位机，由于光电脉冲计时器的计时精度可达到亚微秒级，其记录得到的授时时间数据可以作为精确的参考时间。

其中，第一时间序列中的授时时间数据是按时间先后升序排序的。

优选地，第二获取模块2在点云数据中确定对应透光孔的目标云点，以获取目标云点的采集时间数据，形成第二时间序列的时候，执行：

对比点云数据中各云点的坐标与透光孔的已知坐标，以确定对应透光孔的目标云点；

提取各目标云点的采集时间数据，并按时间先后对采集时间数据进行升序排序，得到第二时间序列。

其中，透光孔的坐标(相对激光雷达的坐标)可以预先测得，因此是已知的。

其中，在激光雷达的与反光标记之间没有其它遮挡物，此处，把除反光标记以外的其它反射物体称为背景物体，由反光标记反射形成的云点的深度(此处的深度是指云点到激光雷达的距离)比其它背景物体反射形成的云点的深度小。因此，第二获取模块2在对比点云数据中各云点的坐标与透光孔的已知坐标，以确定对应透光孔的目标云点时，可先根据各云点到激光雷达的距离筛选出反光标记的云点(例如，把该距离小于预设距离阈值的云点作为反光标记的云点)，记为第一云点，再用各第一云点与已知的透光孔坐标进行对比，以确定对应透光孔的目标云点；从而可大大地减小数据处理量，提高处理效率。

其中，由于激光雷达每次扫过反光标记时，均能够得到多个连续的第一云点，因此，通过筛选后，得到的是多段连续的第一云点，其中，由于激光雷达是以预设频率脉冲式地发射激光的，在扫过反光标记的透光孔时，可能正处于激光脉冲的发射间隔，因此，并非每段连续的第一云点均包含目标云点，但是，第一时间序列中的每个授时时间数据必然落在其中一段连续的第一云点的时间范围内(即该段连续的第一云点的第一个第一云点的采集时间至最后一个第一云点的采集时间的时间范围)，所以，在用各第一云点与已知的透光孔坐标进行对比，以确定对应透光孔的目标云点的时候，可先确定各段连续的第一云点的时间范围，再把第一时间序列中各授时时间数据所落入的时间范围对应的各段连续的第一云点作为有效云点段，最后从每个有效云点段中选取最接近透光孔的第一云点(即与透光孔的距离最小的第一云点)作为目标云点。从而实现了第一时间序列和第二时间序列的各时间数据之间的一一对应匹配。

激光雷达会根据被测GNSS接收机的授时时间数据计算并记录每个云点的采集时间数据，第二获取模块2可直接从激光雷达处读取各目标云点的采集时间数据。

具体地，第一计算模块3在根据第一时间序列和第二时间序列的各时间数据之间的时间差计算激光雷达与被测GNSS接收机之间的授时时钟同步误差的时候，执行：

计算第一时间序列和第二时间序列的各时间数据之间的时间差；

计算时间差的平均值，作为激光雷达与被测GNSS接收机之间的授时时钟同步误差。

通过计算多个时间差的平均值作为授时时钟同步误差，有利于提高测量结果的准确性。

其中，通过以下公式计算第一时间序列和第二时间序列的各时间数据之间的时间差：

ΔTi＝Tci–Tei；

其中，ΔTi为第一时间序列的第i个时间数据与第二时间序列的第i个时间数据之间的时间差，Tci为第一时间序列的第i个时间数据(即第i个授时时间数据)，Tei为第二时间序列的第i个时间数据(即第i个采集时间数据)。

其中，通过以下公式计算激光雷达与被测GNSS接收机之间的授时时钟同步误差：

ΔT＝(∑ΔTi)/n；

其中，ΔT为激光雷达与被测GNSS接收机之间的授时时钟同步误差，n为时间差的总个数。

在一些优选实施方式中，第一计算模块3在计算第一时间序列和第二时间序列的各时间数据之间的时间差之后，且在计算时间差的平均值，作为激光雷达与被测GNSS接收机之间的授时时钟同步误差之前，执行：

剔除异常时间差。

其中，异常时间差是指大于预设时间差阈值(可根据实际需要设置)或大于3σ(σ为该时间差的标准差)的时间差。

通过剔除异常时间差，可避免异常时间差的存在引起较大的测量误差，从而进一步提高测量结果的准确性。

在一些实施方式中，若剔除的异常时间差的数量在时间差总数量中的占比超过预设的占比阈值(可根据实际需要设置)，则判定当次测量无效，并重新进行测量。

在一些实施方式中，在一次测量过程中，第一获取模块1、第二获取模块2和第一计算模块3执行一次对应的功能步骤，以将计算得到的授时时钟同步误差作为最终的授时时钟同步误差。

在另一些实施方式中，在一次测量过程中，第一获取模块1、第二获取模块2和第一计算模块3循环执行多次对应的功能步骤，以计算得到多个授时时钟同步误差；

进而，该授时时钟同步误差的测量装置还包括：

第二计算模块，用于计算授时时钟同步误差的平均值，作为最终的授时时钟同步误差。

通过第一获取模块1、第二获取模块2和第一计算模块3重复多次相应的功能步骤以得到多个授时时钟同步误差，最后以这些授时时钟同步误差的平均值作为最终的授时时钟同步误差，可进一步提高测量结果的准确性。

由上可知，该授时时钟同步误差的测量装置，通过在激光雷达往复摆动过程中，获取激光雷达采集到的点云数据，并记录光电传感器每次被激光雷达照射时，对照GNSS接收机的授时时间数据，得到第一时间序列；在点云数据中确定对应透光孔的目标云点，以获取目标云点的采集时间数据，形成第二时间序列；目标云点的采集时间数据由激光雷达根据被测GNSS接收机的授时时间数据计算得到；根据第一时间序列和第二时间序列的各时间数据之间的时间差计算激光雷达与被测GNSS接收机之间的授时时钟同步误差；从而能够简单便捷地测得光雷达与GNSS授时时钟同步误差。

参考图3，本申请提供了一种授时时钟同步误差的测量系统，包括上位机100、激光雷达200、光电脉冲计时器300、被测GNSS接收机400、对照GNSS接收机500、反光标记600和转动平台700，激光雷达200、光电脉冲计时器300和转动平台700均与上位机100电性连接，被测GNSS接收机400与激光雷达200电性连接，对照GNSS接收机500与光电脉冲计时器300电性连接；反光标记600设置在激光雷达200前方，且反光标记600中心设置有一个透光孔，光电脉冲计时器300的光电传感器设置在反光标记600背向激光雷达200的一侧并正对透光孔(该光电传感器紧贴反光标记600)；激光雷达200设置在转动平台700上，转动平台700用于驱动激光雷达200绕一轴线往复摆动，以使激光雷达200的光束能够扫过透光孔；

上位机100用于执行：

A1.在激光雷达往复摆动过程中，获取激光雷达采集到的点云数据，并记录光电传感器每次被激光雷达照射时，对照GNSS接收机的授时时间数据(该授时时间数据由光电脉冲计时器采集得到)，得到第一时间序列(具体过程参考前文)；

A2.在点云数据中确定对应透光孔的目标云点，以获取目标云点的采集时间数据，形成第二时间序列；目标云点的采集时间数据由激光雷达根据被测GNSS接收机的授时时间数据计算得到(具体过程参考前文)；

A3.根据第一时间序列和第二时间序列的各时间数据之间的时间差计算激光雷达与被测GNSS接收机之间的授时时钟同步误差(具体过程参考前文)。

其中，反光标记600为一块标记板，该标记板的表面涂覆有反射涂层。该标记板的中心开设有透光孔。

其中，光电脉冲计时器300为现有技术，此处不对其进行详述。

其中，转动平台700上包括用于安装激光雷达200的转台和用于驱动该转台往复转动的伺服电机。该伺服电机的输出轴可以直接与转台连接，或通过传动机构(齿轮传动机构、皮带传动机构、链条传动机构等)与转台连接。

其中，被测GNSS接收机400和对照GNSS接收机500为相同型号的GNSS接收机。

在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

另外，作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，既可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

再者，在本申请各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。

在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请的保护范围，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种授时时钟同步误差的测量方法，其特征在于，应用于上位机，所述上位机与一激光雷达和一光电脉冲计时器电性连接，所述激光雷达与被测GNSS接收机电性连接，所述光电脉冲计时器与一对照GNSS接收机电性连接，所述激光雷达前方设置有一反光标记，所述反光标记的中心设置有一个透光孔，所述光电脉冲计时器的光电传感器设置在所述反光标记背向所述激光雷达的一侧并正对所述透光孔，所述激光雷达设置在一转动平台上，所述转动平台用于驱动所述激光雷达绕一轴线往复摆动，以使所述激光雷达的光束能够扫过所述透光孔；

所述授时时钟同步误差的测量方法包括步骤：

A1.在所述激光雷达往复摆动过程中，获取所述激光雷达采集到的点云数据，并记录所述光电传感器每次被所述激光雷达照射时，所述对照GNSS接收机的授时时间数据，得到第一时间序列；

A2.在所述点云数据中确定对应所述透光孔的目标云点，以获取所述目标云点的采集时间数据，形成第二时间序列；所述目标云点的采集时间数据由所述激光雷达根据所述被测GNSS接收机的授时时间数据计算得到；

A3.根据所述第一时间序列和所述第二时间序列的各时间数据之间的时间差计算所述激光雷达与所述被测GNSS接收机之间的授时时钟同步误差。

2.根据权利要求1所述的授时时钟同步误差的测量方法，其特征在于，步骤A2包括：

对比所述点云数据中各云点的坐标与所述透光孔的已知坐标，以确定对应所述透光孔的目标云点；

提取各所述目标云点的采集时间数据，并按时间先后对所述采集时间数据进行升序排序，得到第二时间序列。

3.根据权利要求1所述的授时时钟同步误差的测量方法，其特征在于，步骤A3包括：

A301.计算所述第一时间序列和所述第二时间序列的各时间数据之间的时间差；

A302.计算所述时间差的平均值，作为所述激光雷达与所述被测GNSS接收机之间的授时时钟同步误差。

4.根据权利要求3所述的授时时钟同步误差的测量方法，其特征在于，步骤A301之后和步骤A302之前，还包括：

A303.剔除异常时间差。

5.根据权利要求1所述的授时时钟同步误差的测量方法，其特征在于，执行步骤A1-A3多次，以计算得到多个所述授时时钟同步误差；

所述授时时钟同步误差的测量方法还包括步骤：

A4.计算所述授时时钟同步误差的平均值，作为最终的授时时钟同步误差。

6.一种授时时钟同步误差的测量装置，其特征在于，应用于上位机，所述上位机与一激光雷达和一光电脉冲计时器电性连接，所述激光雷达与被测GNSS接收机电性连接，所述光电脉冲计时器与一对照GNSS接收机电性连接，所述激光雷达前方设置有一反光标记，所述反光标记的中心设置有一个透光孔，所述光电脉冲计时器的光电传感器设置在所述反光标记背向所述激光雷达的一侧并正对所述透光孔，所述激光雷达设置在一转动平台上，所述转动平台用于驱动所述激光雷达绕一轴线往复摆动，以使所述激光雷达的光束能够扫过所述透光孔；

所述授时时钟同步误差的测量装置包括：

第一获取模块，用于在所述激光雷达往复摆动过程中，获取所述激光雷达采集到的点云数据，并记录所述光电传感器每次被所述激光雷达照射时，所述对照GNSS接收机的授时时间数据，得到第一时间序列；

第二获取模块，用于在所述点云数据中确定对应所述透光孔的目标云点，以获取所述目标云点的采集时间数据，形成第二时间序列；所述目标云点的采集时间数据由所述激光雷达根据所述被测GNSS接收机的授时时间数据计算得到；

第一计算模块，用于根据所述第一时间序列和所述第二时间序列的各时间数据之间的时间差计算所述激光雷达与所述被测GNSS接收机之间的授时时钟同步误差。

7.根据权利要求6所述的授时时钟同步误差的测量装置，其特征在于，所述第二获取模块在所述点云数据中确定对应所述透光孔的目标云点，以获取所述目标云点的采集时间数据，形成第二时间序列的时候，执行：

对比所述点云数据中各云点的坐标与所述透光孔的已知坐标，以确定对应所述透光孔的目标云点；

提取各所述目标云点的采集时间数据，并按时间先后对所述采集时间数据进行升序排序，得到第二时间序列。

8.根据权利要求6所述的授时时钟同步误差的测量装置，其特征在于，所述第一计算模块在根据所述第一时间序列和所述第二时间序列的各时间数据之间的时间差计算所述激光雷达与所述被测GNSS接收机之间的授时时钟同步误差的时候，执行：

计算所述第一时间序列和所述第二时间序列的各时间数据之间的时间差；

计算所述时间差的平均值，作为所述激光雷达与所述被测GNSS接收机之间的授时时钟同步误差。

9.根据权利要求8所述的授时时钟同步误差的测量装置，其特征在于，所述第一计算模块在计算所述第一时间序列和所述第二时间序列的各时间数据之间的时间差之后，且在计算所述时间差的平均值，作为所述激光雷达与所述被测GNSS接收机之间的授时时钟同步误差之前，执行：

剔除异常时间差。

10.一种授时时钟同步误差的测量系统，其特征在于，包括上位机、激光雷达、光电脉冲计时器、被测GNSS接收机、对照GNSS接收机、反光标记和转动平台，所述激光雷达、所述光电脉冲计时器和所述转动平台均与所述上位机电性连接，所述被测GNSS接收机与所述激光雷达电性连接，所述对照GNSS接收机与所述光电脉冲计时器电性连接；所述反光标记设置在所述激光雷达前方，且所述反光标记中心设置有一个透光孔，所述光电脉冲计时器的光电传感器设置在所述反光标记背向所述激光雷达的一侧并正对所述透光孔；所述激光雷达设置在所述转动平台上，所述转动平台用于驱动所述激光雷达绕一轴线往复摆动，以使所述激光雷达的光束能够扫过所述透光孔；

所述上位机用于执行：

A1.在所述激光雷达往复摆动过程中，获取所述激光雷达采集到的点云数据，并记录所述光电传感器每次被所述激光雷达照射时，所述对照GNSS接收机的授时时间数据，得到第一时间序列；

A2.在所述点云数据中确定对应所述透光孔的目标云点，以获取所述目标云点的采集时间数据，形成第二时间序列；所述目标云点的采集时间数据由所述激光雷达根据所述被测GNSS接收机的授时时间数据计算得到；

A3.根据所述第一时间序列和所述第二时间序列的各时间数据之间的时间差计算所述激光雷达与所述被测GNSS接收机之间的授时时钟同步误差。

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